第一篇：簡易正弦信號發生器的設計

實驗六 簡易正弦信號發生器的設計

一、實驗目的1.進一步熟悉Quatus軟件的使用方法；

2.掌握邏輯分析儀的使用方法；

3.掌握LPM-ROM的使用方法；

二、實驗內容

定制LPM-ROM模塊，并利用其設計一個簡易的正弦信號發生器，該信號發生器由以下三部分組成：

（1）計數器或地址信號發生器；

（2）正弦信號數據存儲器ROM（6位地址線，8位數據線），含有128個8位波形數據（一個正弦波形周期）。

（3）VHDL頂層程序設計

注意：本實驗中未給正弦信號波形接D/A轉換器，因而采用邏輯分析儀進行觀察，具體觀察方法見教材208頁。

本實驗中待測信號為ar和q。時鐘選擇clk；時能信號為en，高電平觸發。

三、實驗記錄

1.VHDL語言程序

2.仿真波形

3.邏輯分析儀觀察結果。

四、問題討論

1.總結宏功能模塊的應用環境，可實現哪些設計？

2.設計一個方波生成器。

第二篇：簡易信號發生器設計

《單片機原理及應用》課程設計任務書 課程設計題目：簡易信號發生器設計

一、設計目的和要求

（一）、設計目的通過設計簡易信號發生器，完成系統設計、編碼、調試及維護工作的實踐，了解單片機應用系統的一般設計思路，熟悉和掌握硬件系統和軟件設計的一般方法。

（二）、設計要求

1.設定功能：能通過按鍵設定信號類型、頻率

2.顯示功能：通過數碼管或液晶顯示當前波形類型和頻率。

3.計數功能：能設定自動輸出多少個周期該波形后停止輸出，直到再次按下觸發按鈕

二、設計內容及步驟

1.系統分析，完成系統分析報告

2.根據的系統結構圖、課程實驗，查閱資料，確定系統各個模塊的譯碼電路和地址范圍以及其它硬件型號，詳細畫出系統硬件原理圖。

3.程序流程圖，編制程序。

4.調試修改顯示子模塊、鍵盤掃描子模塊、定時器中斷子模塊和主程序

5.編寫課程設計報告

內容包括：題目、摘要、目錄、正文、結論、致謝、參考文獻等。學生在完成上述全部工作之后，應將全部內容以先后順序寫成設計報告一份，闡述整個設計內容，要求重點突出、特色鮮明、語言簡練、文字通暢，字跡工整。報告要求在專用報告書上書寫。

6.完成課程設計報告，設計報告字數不得少于3000 字撰寫要求如下： ·設計任務

·問題定義、理論分析

·理論設計（程序功能結構、算法說明和程序框圖）

·上機調試（實驗環境、實驗說明和程序清單）

·結果分析

·心得體會

三、進度安排

按教學計劃規定，單片機原理及應用課程設計總學時為一周，其進度及時間大致分配如下：

序號 設計內容天數（約占比例）查閱資料（約占8%）確定設計思路（約占15%）畫出硬件圖、確定各個模塊的電路實現方法（約占27%）編寫程序（約占25%）調試修改各子模塊和主程序（約占15%）總結設計過程，編寫課程設計報告1（約占10%）

第三篇：實驗五正弦信號發生器設計

實驗五正弦信號發生器設計

一、實驗目的1．熟悉利用QuartusII及其LPM_ROM與FPGA硬件資源的使用方法；

2．掌握LPM模塊的重要功能；

3．熟悉MegaWizard Plug-In Manager的使用方法。

二、實驗設備

計算機，QuartusII 6.0 版軟件，JTAG下載線，EDA實驗掛箱（EP1C6Q240C8）。

三、實驗原理

設計一8位寬、1024點的正弦信號發生器。

正弦信號發生器的結構由四個部分組成：

1.計數器或地址發生器（10位地址線）；

2.正弦信號數據ROM（存放正弦波的采樣數據，采樣頻率20MHz：8位數據線、10位地址線）；

3.VHDL頂層設計；

4.D/A轉換器（8位）。

四、實驗步驟和內容

1．在QuartusII上利用MegaWizard Plug-In Manager功能，調用LPM_ROM函數定制8位寬、1024點ROM，并進行初始化。然后對設計實體進行編輯、編譯、綜合、適配、仿真。

2.利用QuartusII文本編輯器設計10位二進制計數器，做為地址發生器，對設計實體進行編輯、編譯、綜合、適配、仿真。

3.利用層次化設計方法設計一8位寬、1024點的正弦信號發生器。

4.D/A轉換器采用試驗箱配備的DAC0832。

5.引腳鎖定和硬件下載測試。引腳鎖定后進行編譯、下載和硬件測試實驗。將實驗過程和實驗結果寫進實驗報告。

6.使用SignalTap II對設計的正弦信號發生器進行實測。采樣時鐘使用系統時鐘20MHz。

7.使用在系統存儲器數據讀寫編輯器對設計的正弦信號發生器進行實測，觀測結果；

8．實驗報告。將實驗原理、設計過程、編譯仿真波形和分析結果、硬件測試實驗結果寫進實驗報告。

五、思考題

如何實現對輸出正弦信號的頻率和相位可調？

第四篇：信號發生器設計（推薦）

模擬課程設計題

信號發生器設計

設計一個能夠輸出正弦波、三角波和矩形波的信號源電路，電路形式自行選擇。輸出信號的頻率可通過開關進行設定，具體要求如下：

（１）輸出信號的頻率范圍為100~800Hz，步進為100Hz。（60分）

（２）要求輸出信號無明顯失真，特別是正弦波信號。（30分）

評分標準：

（１）范圍滿足設計要求得滿分，否則酌情扣分。

（２）輸出信號無明顯失真可滿分，有明顯失真酌情扣分。

發揮部分（附加10分）：

進一步擴大輸出信號范圍和減小步進頻率。

第五篇：簡易函數信號發生器設計.doc

摘 要

本方案主要用集成運放LM324和74HC04等元器件設計組成一個簡易函數信號發生器。該函數信號發生器主要由振蕩電路、模擬比較器電路、二階RC有源低通濾波器電路和反相放大器電路等四部份組成。

振蕩電路形成方波，再經模擬比較器電路升高幅度完成輸出；二階RC有源低通濾波器電路形成正弦波，再經過電位器實現1~12V可調。由此構成了一個簡易的函數信號發生器。

本實驗主要通過使用Orcad、DXP軟件等完成電路的軟件設計。

目 錄 方案比較與選擇（須詳細闡述創新點或新見解）························· 3 2 電路分析與仿真················································································ 5 3電路板制作、焊接、調試 ······························································· 11 3.1 軟件制作 ················································································ 11 3.2 硬件制作 ················································································ 13 3.3 電路板調試 ··········································································· 14 4討論及進一步研究建議 ··································································· 18 5課程設計心得 ·················································································· 18 6 Abstract ····························································································· 19 7參考文獻 ·························································································· 20

一、方案分析：

方案一：

方案

二、R3U1A1274HCT04R2R165k6.5kC150nvoR5210kLM324-1U2A274HCT043voVCC310k10kVCC1U3A+V+4R40OUTV-1R620kvo1VCC211R7C2100nR8vo11k1kC3R93VCC1U4A41k0V++OUT-V-1vo2C4vo3R1210kR13vo310kR14210kLM3243VCC1U7A+4V+0100n2LM324100nOUT-V-1Vo4VCC211R100VCC2R172kR112kVCC1VCC2V2-9Vdc5VdcVCC3V340k0R16112k009VdcV10

以上就是我們所查閱到的兩個方案，對于方案一，此方案對比方案二，增加了由方波轉 變為三角波部分，而且使用電位器來分壓，方波--三角波部分主要是同一個積分器和一 個比較器組成的.積分器部分中的RC可以調整三角波的頻率,而比較器部分可以調整三角

波的幅值，理論上存在很大的優越性，但經過仿真，卻發現輸出波形失真較大，跟理論有較大差別，而反復調試后沒能改正，于是轉向執行方案二，方案二雖然少了三角波部分，但經仿真，輸出波形比較接近理想正弦波，而且此方案簡單明了，各部分功能清晰，更易于操作。故最終選擇方案二。

二、電路分析與仿真

1、多諧振蕩器

由CMOS門電路組成的多諧振蕩器主要是利用RC電路的充放電特性來實現,以獲得所需要的振蕩頻率.方波電路圖

0—5v仿真圖如下

參數確定：

因為VDD=5V，74HCT04的輸入高電平為3.5V,所以對于第一暫穩態（電壓為0時）T1=R2*C1*㏑[VDD/(VDD-Vth)],第二暫穩態T2=R2*C1*㏑(VDD/Vth),T=T1+T2≈R2*C1*㏑4≈1.4*RC.又由f=1KHZ,f=1/T得,f=1/(1.4R2*C1).設C1=100nF,則可求得R2≈7.2K.2、比較器

比較器主要由LM324構成,VCC3=5V,R3=R4=10K,起到分壓作用,因此3腳的電壓為2.5V,當0—5V方波由2腳進入時,高于2.5V時1腳輸出+5V,低于2.5V時1腳輸出-5V,因此得到±5V方波.參數選擇適合的即可.比較器

±9v仿真圖

3、二階低通濾波器

二階低通濾波器由LM324和R,C組成,設置它的頻率為1.5KHZ,則它的功能是從0到1.5KHZ的低頻信號,而對大于1.5KHZ的所有頻率則完全衰減.C4作用是過濾正弦波里的直流電壓.參數確定:

f=1/(2*3.14*RC)=1.5KHZ,設C=100nF,則可求得R≈1K.因為增益A=1+R10/R11=2,所以取R10=R11=2K.二階低通濾波器電路圖

仿真圖

4、反相比例放大器

對上述濾波器得到的正弦波進行放大或縮小,因為vo4=-(R16/R14)*vo3,所以R16/R14比例變化,vo4峰峰值就能由1伏調至12伏。

反相比例放大器電路圖

仿真圖

幅頻響應

相頻響應

三、板制作、焊接、調試 3.1、軟件制作

1、繪制原理圖

1).打開DXP軟件，選擇FILE,NEW,PCB PROJECT,新建一個項目文件，保存新建的項目文件，在項目文件中新建原理圖文件和PCB文件，保存新建的原理圖文件和PCB文件。

2).畫出下面的原理圖（圖3.1）。

圖3.1

3).雙擊各元件，更改數值，并通過【Tools】菜單【Annotate】命令來自動編號，校正原理圖。

2、生成PCB圖

1).在KEEP-OUT LAYER 層畫出電氣邊界，在Mechanicall層畫出機械邊界。

2)．原理圖的元器件連接表的載入，打開原理圖，打開【Design】菜單中的【Update pcb document?】命令，將PCB導入到PCB文件中。3)．元器件布局，按照走線最短的原則放置元件的位置。

4).設定布線規則，步驟是在電氣邊界內部右擊，選擇【Design】/[Rules?]打開設置對話框設置相應的選項。

5).布線:先設定為制作單層板，然后使用【Auto Route】菜單中的【All】進行自動布線，打開對話框后，點擊右下角的Route All按鈕即可。但自動布線一般是不能達到最佳效果的，所以自動布線只是有一個大概的模型，之后還要經過手工調整才能達到想要的效果。

6）、最后做成PCB圖如下所示：

3、在DXP中遇到的問題：

1)、布線沒有調整線的寬度，用默認的0.25mm的線，但有些同學改為了0.5mm的線打印出來還是很細，這樣腐蝕的時候就有可能斷掉，所以我們最后又重新把每一根線改為了1mm。

2)、畫圖的時候沒有注意焊盤的大小，雖然打印之前有逐一加大，但由于一開始沒有考慮到線與焊盤之間的關系，以至于有些線與焊盤靠得太近，所以不能改太大，所以最后打印出來有些焊盤還是偏小。

3)、沒有注意元器件的封裝問題。我們一開始電容用的封裝是RAD0.3，這個封裝兩個針腳之間可以穿越一條線，這與實物不相符。再用回RAD0.1封裝時，兩個針腳之間不穿越

線，所以也得重新布局。封裝可以在原理圖上改，也可以在PCB圖里改。

4)、畫線之前忘記設定為單層板，以至于畫出來的線有一部分是紅色的，后來改為只選取bottom layer,畫出來的線就全部是藍色的了。

5)、用自動布線的時候，系統有些線是重連的，就如地線是經常重連的，我們只需要一條線都共地就可以了；有些線是布置得密，我們就把那些線分開一點。以免敷銅時線會接在一起短路。

3.2、硬件制作

電路板的制作共分為四個部份：

第一、用熱敏紙打印DXP電路圖。

第二、將用熱敏紙打印出來的DXP電路圖印在電路板上。首先把用沙紙磨擦過的電路板（能更好地吸碳粉）對準熱敏紙電路圖封裝好，盡量貼緊，然后放進封塑機進行封塑，封塑機的溫度要保持在恒溫150攝氏度，封塑過程要進行十幾個來回，以保證熱敏紙上的電路圖形態的碳粉能盡量多地印在電路板上。這個過程要持有一定的耐心。有些同學在加熱的時候把封塑機上加熱/冷悼的健打到冷悼上，以至于雖然進行了二十多個來回，但最后也只是把一部分電路印在了電路板上，既浪費了時間，也浪費了電路板。

第三、電路板去銅。這個過程首先必須要注意安全。首先是調配溶液，溶液總量以剛沒盤底為宜，以節省材料。所用的水、過氧化氫、鹽酸的比例是2：1：1，但如果要爭取時間也可以適當加多鹽酸和過氧化氫的量，調配好溶液后，輕輕地把印有電路圖的電路板放進去，然后觀察板上銅的反應直至除碳粉覆蓋的銅外全部銅都反應溶解完全。看到銅被溶解完之后就拿去用清水洗干凈。在這一過程中還要注意手套是否穿了。

第四、打孔。這一步也具有一定的危險性，指導老師反復強調要注意安全。打孔時，固定好電路板，先將鉆頭對準電路板上的需要打孔的點，然后用手操作控制桿快速往下壓，這樣就可以。在打孔之前最后先調好鉆頭的轉速，打快或太慢都不好。這一步要極具耐心與細心，否則容易出事故導致前功盡棄。

電路板的制作也就完成了，接下來就到了電路板的焊接。首先，測試好元器件的值，然后對照電路圖對號入座，由于我們的布線比較細，所以在焊接的過程中一定要小心，否則很容易就會發生短路現象。

3.3電路板調試

電路板的制作與焊接都完成后，就到了電路的調試過程。連接電源，這一過程可先用萬用表測量給出是否為±9V，連到器件上的時候千萬不要接錯工作電壓，不然會燒掉運放LM324。

1、觀察給+5V的方波輸出：示波器一端接多諧振蕩器輸出測試點，一端接地；觀察輸出波形如圖

3.1，該圖為為輸出幅度+5V

方波。

圖3.1

2、觀測±9V的方波輸出：將示波器另一端接比較器輸出點，這個主要是觀測幅度是否達到±9V。如圖3.2：

圖3.2

4、最后觀測輸出波：經濾波放大后 如圖3.3

圖3.3

最后，因為我們用是電位器分壓，而實際給出的正弦波與仿真時的Vpp相差較多，仿真時可以達到Vpp＝14V，而實際出來的只是9V，最后因為實際與仿真相差過大，從而用電位器不能分到12V，這是本電路的一個缺點。

四、討論及進一步研究建議

本設計雖然最終實現了正弦波形的輸出，但仍存在較大的不足，尤其是多諧振蕩器輸出的方波不能實現占空比的調整，這就使最后輸出的正弦波形的可調性產生了很大的局限性，這對一個函數信號發生器而言顯然是個很大的缺陷，但由于在設計過程中的疏忽而最終沒能實現這一功能，實在是一大敗筆。另外，對于方案一中的電路，雖然我們不知什么原因沒能通過仿真而最終舍棄了，但理論上確實存在著很大的可行性，尤其是三角波部分的電路，相當于一個過渡，使得方波到正弦波的轉換更加自然，最終輸出的波形當然就更加接近正弦波了，所以如果在我們的電路上再加上調節占空比與三角波電路的部分將使電路更加理想。

五、課程設計心得

通過對函數信號發生器的設計，我深刻認識到了“理論聯系實際”的這句話的重要性與真實性。而且通過對此課程的設計，我不但知道了以前不知道的理論知識，而且也鞏固了以前知道的知識。最重要的是在實踐中理解了書本上的知識，明白了學以致用的

真諦。也明白老師為什么要求我們做好這個課程設計的原因。他是為了教會我們如何運用所學的知識去解決實際的問題，提高我們的動手能力。在整個設計到電路的焊接以及調試過程中，我個人感覺調試部分是最難的，因為你理論計算的值在實際當中并不一定是最佳參數，我們必須通過觀察效果來改變參數的數值以期達到最好。而參數的調試是一個經驗的積累過程，沒有經驗是不可能在短時間內將其完成的，而這個可能也是老師要求我們加以提高的一個重要方面吧！另外也學到了團隊協作的重要性，在整個設計過程中，正是因為我們各位隊員分工合作，攜手合力，最終才能在規定的時間內順利的完成了任務。雖然完成的結果仍然存在著種種的不如人意，但我們確實在實踐過程中受益匪淺。

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參考文獻

[1].康華光，陳大欽等。電子技術基礎數字部份（第四版）。高等教育出版社。2006.4：355~356。

[2].康華光，鄒壽彬等。電子技術基礎模擬部份（第四版）。高等教育出版社。2006.4：370~371。

[3].謝自美，電子線路設計.實驗.測試（第二版）。華中科技出版社。2000.7 ISBN7-5609-2166-3